平流层水汽可显著影响辐射收支和平流层温度，进而调节臭氧化学与大气环流，并反馈影响对流层气候。穿透对流层顶的深对流，是将水汽快速垂直输送至平流层的“捷径”。除热带外，亚洲夏季风系统影响下的喜马拉雅山南麓也是全球穿透性对流的热点区。然而，喜马拉雅山南麓深对流加湿下平流层的精细物理过程仍不清晰。

大气物理研究所中层大气和全球环境探测实验室的李铭（博士在读）、吴雪副研究员及其合作者，基于CloudSat卫星云产品识别了喜马拉雅山南麓的穿透性对流，并进一步采用考虑青藏高原复杂地形的高分辨率数值模拟，研究该区域典型穿透性对流导致下平流层增湿的机制，重点揭示了对流性重力波的关键作用：一方面，深对流激发的重力波在破碎后诱发湍流混合，促进平流层—对流层之间水凝物与水汽的交换；另一方面，重力波的动量输送增强垂直风切变，进而触发并促进砧状云上卷云羽（AACPs）的形成与扩展，显著延长冰粒子在下平流层的滞留时间。AACPs的升华对下平流层水汽的净贡献甚至可超过瞬时的对流云顶穿透，因此可将 AACPs的出现视为平流层增湿的重要指示信号。

图1 喜马拉雅山南麓穿透性对流使下平流层增湿机制示意图

研究团队表示，这项研究深化了对青藏高原地区上对流层—下平流层水汽结构及其变化规律的理解。未来，团队将探索多卫星平台与青藏高原 APSOS 等观测站点的联合观测策略，提升对关键过程的观测能力，服务青藏高原云物理与平流层—对流层耦合研究。

图2 砧状云上卷云羽AACPs导致下平流层冰和水汽增加

该研究受国家自然科学基金（42475068）和中国科学院战略性先导科技专项（XDB0760101）资助。研究成果发表于Advances in Atmospheric Sciences杂志，论文第一作者为大气物理研究所2024级博士生李铭。

相关论文：

Ming LI, and Coauthors, 2025: Mechanisms of Hydrating the Lower Stratosphere by Overshooting Convection over the Southern Slope of the Himalayas. Adv. Atmos. Sci., doi: 10.1007/s00376-025-5466-6.